室外给排水管网设计

李红

室外给排水管网设计

李红

在我国城市建设过程中，给排水管网设计的主要目标是在确保低能耗高效率的基础之上，将水资源送入住宅小区的居民家中，同时要保证整个水资源的卫生，并确保水管中的压力符合相关的施工标准。随着我国城市化的不断深入，城市中的水管面积不断扩大，人们的用水需求也不断增多。在整个住宅小区建设施工中，给排水管网的设计是其中较为重要的有机组成部分，不仅需要建筑设计者具有极高的设计能力，还需要投入大量的施工资金和成本。换个角度来看，给排水管网设计的质量好坏直接影响着居民的正常生活。

在新时期下，城市的发展以及广大市民的生活需求，对住宅小区室外给排水管网设计也提出了较高的要求和标准。因此，作为住宅小区建设单位，要积极响应党和政府“节能降耗”的号召，坚持节约水资源的基本原则，充分发挥室外给排水管网的节能作用和功能，从根本上实现住宅小区室外给排水系统在经济效益和社会效益上的双赢。

一、室外给排水管网输水模式设计

1.给排水方式的种类介绍

一般情况下，住宅小区给排水模式和种类较多，主要包括重力输水、压力输水以及重力和压力二者相结合的给排水方式等，建筑工程单位需要结合具体的实际情况，采取最佳的给排水方式。其中，重力给排水主要利用地球重力而形成的水流，一旦发现水源处与需水用户之间存在高度差，就适用于重力给排水的方式。可见，这就需要在给排水方式设计之前，对住宅小区附近的具体实际情况进行深入了解，分析该处是否可以适用重力给排水的方式。如果住宅小区室外给排水管网的附近较为平坦，地形起伏较小，无法使用给排水输水的方式，这种情况下建议选择压力给排水的方式。由于给排水附近地形较为平坦，为了确保水源能够到达住宅小区居民的家中，可以结合具体的实际情况，在给排水过程中增加加压泵，为水源输送提供动力。在室外给排水管网设计方案确定之前，需要将得到的各类数据进行准确计算和分析，以此来明确给排水管的型号和相关参数，根据具体的地形条件，结合多种因素，灵活选择重力和压力的给排水方式，还可以将二者进行配合使用，以此来达到最优化的室外给排水效果。

2.选择合理的给排水方式

为了实现住宅小区给排水管网的合理优化，给排水方式的选择是整个室外给排水设计的关键。在选择给排水方式时，需要充分结合该地区的地质环境和水源现状，可以利用下面这个计算公式：

其中，Hp表示水源泵站的扬程最大值，Z1表示水源的水位值，Z2表示水厂的水位，h代表输水过程中的水头损失值。

重力流给排水模式主要应用于部分山区类住宅小区，在确保给排水线路短的基础上，充分发挥重力作用，提高住宅小区居民与水源地之间的高度差。其中，给排水管径的设计需要确保适应最大给排水量。一旦途经高度差较大的地方，需要在该位置设置减压阀。如果选择压力给排水方式，需要提前对该地区进行综合分析，并对压力给排水管进行分级处理，设计好具体位置，放置加压泵，根据具体情况，设置好相应的压力等级。

二、住宅小区室外给排水分区模式的设计

住宅小区室外给排水分区设计，直接关系着建筑物给排水性能的好坏，在具体设计中需要考虑以下因素：

1.科学合理的设计阶层数

在住宅小区室外的给排水分区设计过程中，第一阶层分区系统将功能定位于合理化的网管分布，第二、三阶层分区系统主要是将空压、减漏以及改压作为目标。就我国目前的现状而言，大部分地区的住宅小区室外给排水系统实行两个阶层的管网系统，其分类主要由网管规模和设计成本等诸多因素影响。因此，在住宅小区室外给排水分区设计过程中，需要充分结合地区发展情况，并阶层设计，同时进行分步实施。

2.统一规划区域规模

住宅小区室外给排水网管设计能够确保居民对水压的基本需求，那么就需要设计人员对给排水网管中的水压均衡问题进行深入分析，并尽量实行低压供水方式，最大程度的降低安全事故的发生，并将漏失量保持在合理范围内，全面贯彻节约水资源的最终目标。一般来说，在供水区域内能够对水压数值进行有效控制，并在室外给排水管网设计中对区域规模进行统一规划。根据管网设计工作人员的丰富设计经验，需要考虑区域地形中的标高差，并结合相应的水头损失、人口等多种因素。同时，还需要考虑到经济的投入。在分区之后，需要对给排水管道的流量进行计算，对漏失量进行预估。

3.合理规划污水管道布置

由于污水管道数量多，连接复杂，且为重力流，必须优先布置。当然，优先布置并不是说就不考虑其他管道管线。我们最早在进行每个单体的设计时，水专业就与暖通专业密切配合，根据室外总体与各栋单体的具体情况，确定单体的给排水与暖通专业管道的进出口位置，做到排水管道与暖通管道在室外均能避开，尤其在室外总体做到管道不冲突，不交叉，这样就可充分利用覆土层的有限高度，将所有管道合理有效的布置。

4.完善和优化区域方案

一般情况下，设计者基于住宅小区室外给排水管网设计好的分区方案，需要由相关工作人员对该方案进行科学论证，并坚持客观性原则，借助仿真模拟的方式对方案进行评估，从而实现对方案的不断完善和优化；此外，还需要对管道的闸断以及相关设施等方案进行逐条分析，使方案更加合理化。就目前的现状而言，住宅小区室外给排水管网规划设计的优化计算方法不断成熟，传统的闭环自动算法主要针对室外给排水管网设计中较典型的过程进行建模。随着城市的不断发展，住宅小区室外给排水管网系统呈现非线性特征，针对这些管网发展现状，数学建模的难度在无形中加大，甚至无法使用建模的手段进行。在现实情况下，传统的闭环自动控制技术无法对住宅小区室外给排水网管进行有效模拟和仿真。就目前而言，遗传算法优化在住宅小区室外给排水管网的应用中较为广泛，该算法适用于复杂性较强的住宅小区室外给排水网管中，并不需要数学建模，从而实现对网管的分析和优化。针对目前城市的发展现状，遗传算法能够对住宅小区室外给排水管网设计进行完善和优化，并在实际应用中取得了较好的实际效果，从根本上激发了模糊控制理论的内在潜力。在本世纪初期，日本有些遗传算法的研究者表示，模糊技术中存在不确定性，正好以此来解决复杂住宅小区室外给排水管网中无法进行数学建模的问题，将遗传算法的发展提升到了一个新阶段，同时得到了多个具有科学价值的应用效果。

三、结语

住宅小区室外给排水管网作为城市建设发展中最为重要的环节，对城市化的进程有着极为重要的作用和意义。其中，住宅小区室外给排水管网设计需要将技术因素与经济因素进行充分结合，以地区实际情况为依据，从而有效确定和优化整个给排水设计的根本方案。在住宅小区室外给排水管网分区的规划和设计中，一方面需要利用模型对管网的成本和性能进行预估，另一方面，需要针对不同的方案，将技术型与所对应的成本进行对比分析，并与地区周边环境进行有机结合，从而为住宅小区室外给排水管网确定最优化的设计方案。

（作者单位：郑州市天友建筑设计有限公司）